EP3046719A1 - Dispositif et procédé de marquage d'une lentille ophtalmique avec un laser pulse de longueur d'onde et énergie par impulsion sélectionnées - Google Patents

Dispositif et procédé de marquage d'une lentille ophtalmique avec un laser pulse de longueur d'onde et énergie par impulsion sélectionnées

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EP3046719A1
EP3046719A1 EP14784316.3A EP14784316A EP3046719A1 EP 3046719 A1 EP3046719 A1 EP 3046719A1 EP 14784316 A EP14784316 A EP 14784316A EP 3046719 A1 EP3046719 A1 EP 3046719A1
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EP
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ophthalmic lens
lens
laser
radiation
marking
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Frédéric Dubois
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Essilor International Compagnie Generale dOptique SA
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Definitions

  • the present application relates to a method of marking ophthalmic lenses.
  • ophthalmic lenses such as spectacle lenses or a visor, for example
  • the manufacturing methods generally used to obtain a finished lens and cut to the shape of a particular mount typically include steps in which the ophthalmic lens receives on one face of markings, called permanent.
  • the permanent technical markings may be formed by etchings, or micro-etchings, representing points or crosses and identifying a particular point (for example the optical center of the ophthalmic lens or the prism reference point for a progressive lens), or axis lines (for example to indicate the horizontal axis in which astigmatism is corrected), or shapes delimiting a particular area (for example, the near vision area or the far vision area in the case a progressive lens).
  • thermal processes for the removal of material by burning such as carbon dioxide laser (CO 2 laser) processes.
  • CO 2 laser carbon dioxide laser
  • IR infrared
  • a constituent material of the ray absorbing lens gives rise to the following thermal process: absorption of rays by the material, heat diffusion in the material, melting of the material then vaporization of the material.
  • ZAT thermally affected zone
  • UV laser radiation interacting with an absorbent material of the lens (usually a polymer) leads to a chemical decomposition process.
  • an absorbent material of the lens usually a polymer
  • UV photon the energy of an ultraviolet (UV) photon is sufficient to break a covalent bond.
  • UV radiation can also reduce the size points and to have better absorption of rays by the material of the lens.
  • ultrabreen marking methods are also known, such as "femtosecond” (10 “15 second) or” picosecond “(10 “ 12 second) laser methods.
  • picosecond for a pulse duration less than 5 ps (picoseconds)
  • the duration of the pulses is of the order of 1 ms (milliseconds).
  • the amount of material removed per pulse in an ultrafast marking process is relatively small but the quality of the marking is improved, especially with respect to a thermal process.
  • the pulses generated during ultrashort processes have a high intensity (of the order of a few GW / cm 2 , whereas they are of the order of 18 MW / cm 2 in an Excimer laser process or in the order of 3 kW / cm 2 in a CO2 laser process).
  • These ultrashort pulses thus make it possible, thanks to a non-linear multiphoton absorption mechanism, to mark transparent materials, for example dielectrics, on the surface.
  • thermal processes working in the infrared lead to a large thermally affected area
  • ultraviolet processes also working in the infrared, but also in the visible or ultraviolet generate a very small area affected thermally.
  • Excimer laser processes working in the ultraviolet also make it possible to obtain a relatively small heat-affected zone.
  • Excimer laser or "Femto" methods are relatively expensive methods.
  • Excimer laser processes have a strong environmental impact.
  • CO2 laser processes are much less expensive, but they generate problems related to the thermal processes mentioned above.
  • the present invention therefore aims at providing a device whose source is less expensive, easy to maintain, limiting the environmental constraints, allowing an ablation etching mechanism and further leading to other benefits.
  • an ophthalmic lens marking device comprising a laser configured to perform permanent etchings on the ophthalmic lens and being characterized in that the laser is configured to emit a focused beam of pulsed ultraviolet laser radiation, the focused beam having at least the following parameters:
  • an energy per pulse of between approximately 5 ⁇ and approximately 100 ⁇ .
  • One of the major advantages of such a device is to be able to carry out technical or commercial markings indifferently on a surface, finished or not, of the lens.
  • the invention applies for example advantageously to so-called "technical” markings, corresponding to the markings imposed by the ISO 8980-2 standard in paragraph 7.1, and preferably the markings of paragraphs 7.1 a) and 7.1 b) and engraved on the substrate material of the lens, quickly after making the geometry of the lens.
  • the invention also applies for example to commercial markings, such as logos or mark designations or markings corresponding to the markings imposed by the ISO 8980-2 standard in paragraph 7.1 c).
  • the device according to the invention also makes it possible to carry out markings on very different materials.
  • the focused beam further comprises at least one of the following parameters: a pulse frequency between about 100 Hz and about 10 kHz, and / or
  • the device is configured so that the focused ultraviolet laser beam comprises at least one of the following parameters:
  • the radiation wavelength of the focused ultraviolet laser beam is between about 230 nm and about 290 nm, preferably about 266 nm, and / or
  • the pulse frequency between about 100 Hz and about 1 kHz, and / or
  • the peak power of between about 10 kW and about 100 kW, and / or
  • the pulse duration between about 0.1 ns and about 2 ns, and / or
  • the energy per pulse between about 10 ⁇ and about 60 ⁇ .
  • peak power is understood to mean the instantaneous power of the laser during a pulse.
  • efficiency power is an average of power over time; it is therefore generally much weaker since it is by definition zero between the pulses.
  • the device comprises a solid-state laser source configured to emit a beam of pulsed infrared radiation, and a multiplier, positioned at the output of the laser source, configured to multiply a radiation frequency of the emitted infrared beam. at the output of the laser source, preferably by a factor of between three and ten.
  • laser source means a laser source whose amplifying medium, also called an active medium, is either a solid or ionic crystal or an optical fiber. Laser sources in the middle solid are thus different from lasers having a liquid or gaseous amplifying medium. In English, the term for solid lasers is "solid-state laser”.
  • laser sources are generally easier maintenance and lower cost than laser sources with liquid or gaseous medium, such as excimer type sources.
  • the multiplication factor is here chosen to be four, but it may, in general, depending on the initial wavelength of the laser source, be a factor of between three and ten inclusive, preferably between three and five.
  • the multiplier is configured to form, by coupling with the laser source, a beam of ultraviolet laser radiation having a wavelength of between about 200 nm and about 300 nm, more preferably between about 208 nm and about 220 nm, for example about 213 nm or about 210 nm or about 209.4 nm or between about 260 nm and about 270 nm, for example about 261.7 nm or about 263 nm or about 266 nm.
  • the laser source and the multiplier are two elements that can be distinct, or combined in the same housing. If necessary, the combination of an a-solid laser with a multiplier within the same housing gives a possibly very compact device, therefore transportable and can be transposed at will, as well on a production line as in the laboratory for example .
  • the laser source is for example an Nd-YAG laser and the multiplier is for example configured to quadruple the pulse frequency at the output of the ND-YAG laser.
  • An ND-YAG source can emit mainly a beam at a wavelength of 1064 nm, which makes it possible to couple it to a quadruplifier. ie a factor four multiplier, to obtain a laser beam with a wavelength of about 266 nm, or about 213 nm with a quintupleur, that is a factor five multiplier.
  • the Nd-YAG laser with a multiplier is of the Crylas UVIaser eco mopa (266 nm) type.
  • the laser source is for example an Nd-YVO4 laser.
  • a laser source emits, for example, a radiation with a wavelength of approximately 1064 nm, which coupled with a quadrupler makes it possible to obtain laser beams with a wavelength of approximately 266 nm, or approximately 213 nm. with a quintupleur.
  • the laser source is for example an Nd-YLF laser.
  • a laser source emits, for example, a radiation with a wavelength of approximately 1047 nm or a radiation of a wavelength of approximately 1053 nm, depending on its operating mode, which coupled with a quadruple allows obtain laser beams of wavelength of about 262 nm or 263 nm or about 209 nm or 210 nm with a quintupleur.
  • the source and the multiplier are configured to emit ultraviolet radiation between 10 and 120 ⁇ .
  • the laser source is configured to emit a pulsed radiation laser beam having a pulse energy of between about 30 ⁇ and about 80 ⁇ , preferably greater than 40 ⁇ .
  • the energy of the focused ultraviolet beam would then be between about 5 ⁇ and about 65 ⁇ .
  • the device comprises an optical block provided with an F-theta lens, which is configured to focus an ultraviolet laser radiation beam in a focusing plane of the F-theta lens with a diameter of focused beam in the focusing plane in the range of about 20 ⁇ to about 50 ⁇ , for example 30 ⁇ .
  • the F-theta lens is for example located at the output of the optical block.
  • F-theta lens is here denoted a flat-field lens, which by definition has a focusing plane at a distance focusing.
  • the focusing distance is for example about 160 mm in an example of preferred implementation but may more generally be between 100 mm and 200 mm.
  • the point actually etched by the beam focused on a surface of the ophthalmic lens has a diameter smaller than that of the focused beam incident on a surface of the ophthalmic lens, which is generally placed in the plane of focus.
  • the diameter of the etched point would be for example from 15 to 30 ⁇ approximately.
  • the optical block comprises an energy attenuator configured to adjust a fluence of the ultraviolet beam focused on a surface of the ophthalmic lens to be marked according to several modes of operation of the attenuator, which modes each define a determined fluence value.
  • Fluence corresponds to the impulse energy of the incident beam on the surface of the lens per unit area of insolated surface.
  • the attenuator has several modes of operation, it is configured to have several levels of attenuation. It is adjustable, that is to say adjustable, either continuously or in increments. Depending on the target material of the lens, it is thus possible to adjust the fluence of the beam to be applied, by adjusting here the pulse energy output of the attenuator.
  • the modes of operation of the attenuator and / or the fluence values determined for the operating modes are defined from at least one parameter of the material of the ophthalmic lens chosen from a degradation parameter and an absorbance at the length of wave of ultraviolet radiation.
  • a performance table is obtained by calibrating the attenuator according to different materials, for example by engraving a few markings, by measuring the visibility obtained for several fluence values, to the eye and by vision systems such that a camera, a microscope or even alignment and control machines.
  • the same device is thus able to perform both technical markings on the substrate of a lens, before or after polishing, as commercial markings on a surface of the finished lens, that is to say after polishing and functional treatment , of the HMC type (for "Hard Multi Coat” which means “multi-layer hard coating”) or imbibition staining if necessary.
  • the functional treatments are defined in the invention as comprising all treatments providing a function useful to a spectacle wearer and made on at least one face of the ophthalmic lens. They comprise here a coloring of the surface of the lens, and / or one or more coating treatments, and / or possibly also an antireflection type treatment.
  • the so-called “varnishing” treatments may comprise here the deposition of one or more layers of adhesion and / or anti-shock varnish, known to those skilled in the art under the English name of "primer”, a anti-scratch layer, known to those skilled in the art under the English name of "hard coat”.
  • the coating treatments may include, in the context of the invention, the possible deposition of an optical impedance matching layer between two varnishes and / or between the substrate and a varnish to limit the formation of fringes. interference, since this layer is of interest only if at least one varnish has been deposited on the substrate.
  • antireflection treatments may include, in the context of the invention, the deposition of an anti-fouling or anti-fog type surface treatment since the deposition of these layers is often done during the same step as the deposition of the anti-glare stack.
  • the device and for example the optical block, comprises a probe configured to calibrate the energy attenuator and arranged between the energy attenuator and the ophthalmic lens to be marked, or preferably between the F-theta lens and the lens. to score.
  • the device is preferably configured to be able to calibrate the attenuator by determining a curve representing a pulse energy of the focused beam, as a function of an orientation angle of a polarized filter that the attenuator comprises, with respect to an axis polarization of the laser beam for example, for a given pulse energy at the input of the attenuator.
  • the calibration is for example performed during an initial adjustment of the attenuator and / or the laser source, and / or during a maintenance operation.
  • a pulse energy of the focused beam corresponding to a fluence required on the surface of the lens, is determined, which makes it possible to adjust the mode of operation of the attenuator, and the calibration is performed thanks to the at least one probe disposed between the attenuator and the ophthalmic lens to be marked, or preferably arranged between the F-theta lens and the lens to be marked.
  • the device comprises an afocal system.
  • the afocal system is for example disposed between the laser source and the ophthalmic lens to be marked, and preferably before the attenuator, for example between the multiplier and the attenuator.
  • the afocal system is configured to expand a diameter of the laser beam.
  • the afocal system is configured to triple the diameter of the laser beam.
  • the afocal system can be fixed structure or variable structure to vary the diameter of the laser beam.
  • the device is further configured, for example, to determine a ratio between an output beamwidth of the afocal system and the focusing length of the F-theta lens so as to have a focused beam diameter on the surface of the desired ophthalmic lens. , for example of the order of about 20 ⁇ to 50 ⁇ .
  • the optical block further comprises a scanner head configured to control an orientation of the ultraviolet laser radiation beam towards the F-theta lens, and to control a position of the focused laser beam in the focal plane of the lens. F-theta.
  • the points to be marked are defined and the scanner head synchronizes with the laser pulse frequency to illuminate / aim successively at all the predetermined points, one or more times.
  • the scanner head is used to orient the beam to position the point to be engraved.
  • the scanner head includes mirrors, but beam orientation could be achieved by other means, such as a magnetic field.
  • the device is also preferably configured to receive at least one geometric characteristic of the ophthalmic lens and to determine an altitude of the lens support according to the at least one geometric characteristic of the ophthalmic lens and the focusing length of a lens. F-theta lens.
  • the lens is moved at altitude, that is to say according to z, so that for each marking to be performed, the surface to be etched of the lens is substantially in the plane of focusing.
  • it is a scanner head that can direct the beam to achieve the different points and move focused beam in the plane of focus, or at least on the surface of the ophthalmic lens to be marked.
  • the at least one geometric characteristic is for example representative of a curvature of the surface of the ophthalmic lens to be marked and a thickness in the center of the lens.
  • the at least one geometric characteristic representative of the curvature of the surface of the ophthalmic lens to be marked and the thickness at the center of the lens is previously determined by modeling / calculation and stored in a surface file or is measured by optical probing. or mechanical.
  • the device optionally comprises an optical or mechanical probe configured to measure this geometrical characteristic.
  • the fluence is adjusted by varying the width of the beam.
  • the fluence is maximum with a section, that is to say a beam width focused on the surface of the ophthalmic lens to mark, minimum.
  • a control of the focus on the surface of the ophthalmic lens to be marked is achieved by modifying the average altitude of the ophthalmic lens, that is to say the position of the support vertically.
  • the focal length of the F-theta lens, for its part, is fixed since it is an intrinsic geometric property of the F-theta lens.
  • the device comprises for example a mechanism for adjusting a distance between the optical block and a support of the ophthalmic lens to be marked, which adaptation mechanism is configured to modify an altitude of the ophthalmic lens to be marked.
  • At least one of the engravings defines a marking formed by several points arranged at a distance from each other of a spacing between two consecutive predetermined points.
  • a marking may be formed only of a single point, but if it comprises at least two points, two consecutive points are then spaced apart from each other by a determined spacing.
  • the spacing is for example determined by a rendered visibility test, and by determining a maximum possible gap. It is generally set between about 50 ⁇ and 150 ⁇ , and preferably around 50 ⁇ .
  • At least one of the engravings defines a technical marking on a surface of the ophthalmic lens, which ophthalmic lens has a predetermined prescription.
  • At least one of the engravings defines a commercial marking on a surface of the ophthalmic lens, which ophthalmic lens has a predetermined prescription and possibly a functional treatment.
  • a verification of the marking is finally optionally carried out and, depending on the result of this verification, a correction is made to the marking.
  • the verification of the marking includes, for example, an evaluation of the visibility.
  • the device is configured to perform a verification of the markings. And depending on the result of this check, the device is further configured to correct this or these markings.
  • a method of marking an ophthalmic lens made of at least one predetermined material the method being implemented by a device as defined above, and the method comprising a step of laser marking engravings on the ophthalmic lens, which marking step comprises a step of emitting a focused beam of pulsed ultraviolet laser radiation having at least the following parameters:
  • an energy per pulse of between approximately 5 ⁇ and approximately 100 ⁇ .
  • the process according to the invention is part of the category of ablation processes, it makes it possible to limit the problems related to material deformations.
  • the method makes it possible to mark a large number of materials that can constitute the ophthalmic lens and to have both a precise marking and a small area of thermally affected material.
  • the marking of the ophthalmic lens can thus be indifferently made before or after polishing of the lens, or even after varnishing if necessary, without this affecting the quality of the marking or the marking does not affect the quality of the polishing or varnishing applied to the lens.
  • the at least one etching is performed on a surface of the ophthalmic lens, which ophthalmic lens has a predetermined prescription and said surface is devoid of functional treatment.
  • the ophthalmic lens having a predetermined prescription comprises a substrate, with or without functional treatments, and at least one of the etchings is etched directly on a surface of the substrate.
  • such a method can be used further upstream during the manufacture of a lens, such as for example on an ophthalmic lens during machining of at least one face not yet having a predetermined prescription.
  • the at least one etching is for example performed on the surface of the ophthalmic lens, which ophthalmic lens has a predetermined prescription and is provided with at least one functional treatment.
  • the method furthermore has all or some of the steps corresponding to the configurations of the device presented above, generating similar advantages.
  • FIG. 1 illustrates the sequencing of different steps of a method for manufacturing a lens
  • FIG. 2 diagrammatically represents a marking device according to an exemplary embodiment of the invention
  • FIG. 3 represents a block diagram of a marking method according to one embodiment of the present invention
  • FIG. 4 represents different operating steps of the marking method illustrated in FIG. 3.
  • Figure 1 schematizes the main steps of producing an ophthalmic lens.
  • a substrate is first produced according to a pre-established prescription, for example being machined by turning in step 40.
  • a substrate is here called a body of the ophthalmic lens. It has traditionally an edge and two surfaces that are separated from each other by the edge. Conventionally, a face, said rear face is often concave, while the other face, said front face is often convex, but the opposite is possible.
  • the faces of the lens are polished in step 50.
  • the lens optionally receives one or more so-called functional treatments on at least one of its faces, often on the rear face, for example a coloration in step 60, and / or one or more coating treatments in step 70 and / or possibly also anti-glare type treatment in step 80.
  • the lens After polishing, or even after the last of the aforementioned functional treatments if the lens receives, the lens is finished.
  • the edge of the lens is in the form of a frame for which it is intended either before polishing, or before functional treatment but after polishing, or generally after the functional treatments, when the lens is finished.
  • step 90 permanent markings during the manufacturing process of the lens. It is for example as well possible to carry out technical markings before or after polishing in step 91, before the functional treatments, as commercial markings once the finished lens in step 92, that is to say , also after polishing if the lens receives no functional treatment after the last functional treatment step if the lens receives, such as on the varnish if the lens was varnished.
  • marking step may make it possible to carry out several markings, for example, in the context of technical markings, there are at least two markings positioned at 34 mm from each other, equidistant from a mounting point of the lens, and forming a horizontal axis of the ophthalmic lens.
  • Each marking is formed of at least one point or "spot". If a marking comprises at least two points, that is to say several points, two consecutive points are spaced from each other by a distance, a spacing, predetermined.
  • Each point is performed by at least one pulse of laser radiation at a specific location or by several pulses, that is to say at least two pulses.
  • Figure 2 schematically shows a device according to an embodiment of the present invention, in particular to implement the marking step 90 of the method described above.
  • the device mainly comprises a laser source 1 and an optical block 2.
  • the laser source 1 emits a beam of infrared radiation by pulse.
  • the optical block 2 in turn allows the beam of laser radiation to be focused so as to be able to achieve the desired etching on a surface 31 of an ophthalmic lens 3, made of at least one predetermined material, which lens 3 is positioned on a support 4.
  • an ophthalmic lens 3 made of at least one predetermined material, which lens 3 is positioned on a support 4.
  • it is therefore the last layer which is etched, for example, in particular the substrate or the varnish as the case may be.
  • the lens is placed in position in the device repository differently.
  • the device is configured to emit a focused ultraviolet beam and advantageously has the following parameters:
  • a radiation wavelength between 200 nm and 300 nm, or even between about 230 nm and about 290 nm, preferably between about 208 nm and about 220 nm, for example about 209 nm or about 210 nm or about 213 nm, or alternatively, even more particularly between about 260 nm and about 270 nm, for example about 261, 7 nm or about 263 nm or about 266 nm,
  • an energy per pulse at the focusing point of between approximately 5 ⁇ and approximately 100 ⁇ , or even between approximately 10 ⁇ and approximately 80 ⁇ , or even between approximately 10 ⁇ and approximately 65 ⁇ , and
  • an energy per pulse emitted by the source is then between approximately 20 ⁇ and approximately 120 ⁇ , preferably between approximately 30 ⁇ and approximately 80 ⁇ , and preferably greater than 35 ⁇ , or even greater than 40 ⁇ , or even between approximately 40 ⁇ and about 60 ⁇ .
  • the device is also configured to have a large peak power, that is to say between about 2.5 kW and about 1 MW, or between about 20 kW and about 50 kW, and / or a pulse frequency between about 100 Hz and about 10 kHz.
  • the laser source 1 thus emits pulses with a determined pulse energy, at a given pulse frequency, for a given wavelength.
  • the pulse duration is usually set by design of the laser source.
  • the pulse frequency and the duration of each pulse induce a low average power, while having a high peak power.
  • the device is configured to emit ultraviolet radiation and advantageously has the following parameters:
  • the laser source is then configured to emit pulses having an energy per pulse, before an attenuator, between 40 ⁇ and 60 ⁇ .
  • a point is generally marked by eight pulses at a pulse energy of approximately 25 ⁇ on the surface to be marked;
  • a point is generally marked by a pulse at a pulse energy of about 15 ⁇ on the surface to be marked;
  • a point is generally marked by three pulses at a pulse energy of approximately 10 ⁇ on the surface to be marked;
  • a point is generally marked by a pulse at a pulse energy of approximately 25 ⁇ on the surface to be marked;
  • a point is generally marked by two pulses at a pulse energy of approximately 15 ⁇ on the surface to be marked; and - for marking on an HMC type varnish, for visible marking, a dot is generally marked by ten pulses at a pulse energy of approximately 25 ⁇ , and for a weak marking to mark an anti-fouling coating and / or fog, by a pulse at an energy of about 10 ⁇ .
  • the laser source 1 of the device according to the invention comprises a solid-state laser which emits a beam of pulsed infrared radiation.
  • a solid-state laser which emits a beam of pulsed infrared radiation.
  • Such a laser has the particular advantage of being cheap for high peak powers, and induces very little or no environmental constraints. In addition, its maintenance is simple.
  • solid state laser is meant a laser whose excitation medium is defined as opposed to lasers having a liquid or gaseous excitation medium. That is, the excitation medium is either a solid or ionic crystal or an optical fiber. In English, the term for solid lasers is "solid-state laser".
  • Such a particularly interesting source is for example an Nd-YAG laser which emits a main radiation at a wavelength of approximately 1064 nm.
  • the device here comprises a multiplier 5 which is positioned at the output of the laser source 1.
  • the multiplier 5 makes it possible to multiply, generally by a factor between three and ten, the radiation frequency of the laser radiation emitted by the laser source 1.
  • the multiplier is chosen, according to the wavelength emitted by the laser source, so as to have at the output of the multiplier ultraviolet radiation capable of being absorbed by the material and sufficiently energetic to destroy the chemical bonds of the material of the lens while using optical components allowing a duration and a frequency of pulses that are suitable.
  • the radiation will have a radiation frequency corresponding to a wavelength of approximately 266 nm.
  • the multiplier 5 is positioned between the laser source 1 and the optical block 2.
  • the laser source 1 and the multiplier 5 may for example either be united within one and the same housing, or be two separate elements to be juxtaposed on an optical line of the device. If necessary, the combination of the laser source with a multiplier in the same housing gives a system, called “laser system” for convenience, possibly very compact.
  • the optical unit 2 comprises an afocal system 6, an attenuator 7, a scanner head 8 and an F-theta lens 9.
  • the afocal system 6, the attenuator 7, the scanner head 8 and the F-theta lens 9 are here generally connected in series.
  • the afocal system 6 is an optical system for expanding the beam of radiation that reaches it. In this case, it allows to triple its section, its diameter.
  • the ultraviolet beam at the output of the multiplier has a diameter "d”. It enters the optical unit 2 by the afocal system 6.
  • the afocal system 6 At the output of the afocal system 6 it therefore has a diameter "3 x d", that is to say a tripled diameter.
  • the afocal system could also have a different enlargement factor, for example between two and ten.
  • the afocal system 6 is fixed, that is to say that for a beam of a given diameter, it will always be applied to it the same enlargement factor. This is due to the constitution of the afocal system 6. There are, however, afocal systems whose enlargement factor is adjustable, variable. One of the advantages of having a fixed afocal system is to have a simpler and less expensive structure.
  • the ultraviolet radiation enters the attenuator 7.
  • the attenuator 7 mainly allows to adjust a fluence.
  • the fluence is expressed in J / cm 2 for example. This is the amount of energy (in J) impulsive incident on the surface of the ophthalmic lens to be marked per unit area (in cm 2 for example).
  • the attenuator 7 here has the particularity of being flexible.
  • the attenuator 7 here has several modes of operation, it is configured to have several attenuation levels.
  • the variation is for example either continuous or in increment. It is thus possible to adjust the energy of the beam according to the material of the lens to be marked.
  • the optical block 2 thus has an optical path (excluding frequency multipliers 5), that is to say between the afocal system 6 and the F-theta lens 9, which has a transmission rate of about 80% energy. at 90%, which can decrease during aging of the optical unit.
  • an optical path excluding frequency multipliers 5
  • the laser source is reconfigured to emit a beam of radiation at another energy level, or it is then advisable to have a modulable attenuator, in the adjustable direction, mounted in series at the output of the laser source so to be able to modulate the energy of the radiation emitted by the laser source.
  • the laser source 1 is preferably fixed energy, which makes the device more economical. It is then preferable to have an attenuator 7 adjustable in return.
  • the fluence is determined to be sufficient to achieve an ablation marking mechanism according to at least one predetermined parameter of the material of the ophthalmic lens.
  • the parameter of the material from which the fluence is determined is for example chosen from a degradation parameter and an absorbance at the marking wavelength.
  • a performance table can be realized by calibrating the device with respect to various commonly used materials, for example by carrying out some etchings on test substrates and by measuring a corresponding fluence with respect to a rendered visibility, both to the naked eye and through vision systems such as a camera or a microscope, or alignment / control machines.
  • the performance table makes it possible, for example, to match a mode of operation of the attenuator with a type of material to be engraved or to match an energy at the point of focus with a material to be etched.
  • Matching energy at the point of focus with a material to be engraved is a more interesting option because it is not necessary to redo the performance table for each material as the system ages; it is enough to redo a calibration energy-operating mode of the attenuator which is easier.
  • this option requires the ability to measure energy at the point of focus by pulse.
  • the performance table can also be made by measuring a visibility of a mark on said material for a pulse energy and / or a mode of operation of the given attenuator and the measurement of a deformation induced by the marking.
  • the device and here the optical block 2 in particular, comprises a probe 1 1.
  • the probe 11 is arranged between the attenuator 7 and the ophthalmic lens to be marked 3, and here between the F-theta lens 9 and the lens to be marked 3.
  • the probe 11 is notably configured to calibrate the attenuator 7, and / or for calibrating a system comprising the laser source 1 and the attenuator 7, by measuring the energy per pulse at the output of the F-theta lens, substantially identical to the energy at the focusing point, as a function of the energy by pulse from the laser source 1 and an operating mode of the attenuator 7.
  • the beam passes through the scanner head 8.
  • the scanner head 8 makes it possible to control an orientation of the laser beam towards the F-theta lens 9, and a position of the focused laser beam in a plane
  • the points to be marked are defined and the scanner head synchronizes with the laser pulse frequency to illuminate / aim sequentially predetermined geographical points corresponding to the points to be marked.
  • the scanner head 8 here includes mirrors 10 to orient the beam, but the beam orientation could be achieved by other means, such as a magnetic field.
  • the beam passes through the F-theta lens 9 here.
  • An F-theta lens is a flat-field lens forming a focusing plane. It thus makes it possible to focus the beam in the plane of focus with a determined beam diameter in the plane of focus, which makes it possible to achieve the points with a desired diameter.
  • the F-theta lens 9 is here located at the output of the optical block 2. And in this case, it is located just above the ophthalmic lens to mark 3.
  • the F-theta lens 9 has a focusing length of about 160 mm.
  • the optical block 2 is thus configured to focus the ultraviolet laser radiation beam on the surface of the lens 3 for example with a beam diameter focused on the surface of the ophthalmic lens 3 positioned in the focal plane of the F-theta lens in the range of about 20 ⁇ to about 50 ⁇ . This allows for example to obtain a marked point with a diameter of about 15 to about 30 ⁇ .
  • the various points are made by modifying the orientation of the beam with the scanner head 8. If different markings are to be made, it is the position of the lens to be marked 3 which is then modified.
  • the device further comprises for example a mechanism for adjusting the distance between the optical unit 2 and the support 4 of the ophthalmic lens to be marked 3 (not shown), in order to be able to modify the altitude of the lens 3 during the marking process, if it involves carrying out several markings.
  • the device preferably comprises a computer and a controller, forming a control and control unit 12.
  • the control and control unit 12 comprises systemic elements configured to execute a computer program for carrying out each of the steps of a marking method having predetermined operating parameters for transmitting the ultraviolet laser radiation pulses with the previously stated parameters, namely:
  • a pulse frequency is between about 100 Hz and about 10 kHz
  • the marking of an ophthalmic lens comprises, for example, the following steps:
  • a step 200 of parameterizations and / or calibrations at least one step 300 for producing at least one etching;
  • At least one step 400 of checking the at least one etching If more than one engraving is needed, the position of the lens is adjusted, and the next engraving is performed. The parameterization and calibration steps then become optional.
  • FIG. 4 presents operating steps of the method illustrated in FIG.
  • the device is configured to:
  • step 201 calibrate the attenuator 7 at least with the probe 1 1,
  • step 202 receiving predetermined operating parameters and / or parameters of the material of the ophthalmic lens to be marked 3,
  • step 203 receiving at least one geometric characteristic of the ophthalmic lens to be marked 3,
  • step 204 determining a fluence
  • step 205 determining an altitude of the support of the ophthalmic lens to be marked 3
  • step 206 determining a ratio between an output beam width of the afocal system 6 and a focusing length of the F-theta lens 9 to obtain a desired point diameter
  • step 207 determining a pulse frequency and a pulse repetition number per point
  • step 208 determining a spacing between two consecutive points
  • step 301 transmit pulses by the laser source 1,
  • step 302 control the laser beam by the scanner head 8.

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Abstract

La présente demande concerne un dispositif de marquage de lentille ophtalmique (3), la lentille (3) étant réalisée en au moins un matériau prédéterminé. Le dispositif comporte un laser (1) configuré pour réaliser des gravures permanentes sur la lentille (3) et configuré pour émettre un faisceau focalisé de rayonnement laser ultraviolet par impulsions qui comporte au moins une longueur d'onde de rayonnement comprise entre 200 nm et 300 nm, une durée d'impulsion comprise entre environ 0,1 ns et environ 5 ns, et une énergie par impulsion comprise entre environ 5 μJ et environ 100 μJ. La présente demande concerne en outre un procédé de marquage laser configuré pour réaliser des gravures permanentes sur une lentille ophtalmique (3) au moyen du dispositif précité.

Description

DISPOSITIF ET PROCEDE DE MARQUAGE D'UNE LENTILLE OPHTALMIQUE AVEC UN LASER PULSE DE LONGUEUR D'ONDE ET ENERGIE PAR IMPULSION
SELECTIONNEES
La présente demande a trait à un procédé de marquage de lentilles ophtalmiques.
Plus particulièrement, elle a trait au marquage permanent, notamment de verres ophtalmiques.
On sait que les lentilles ophtalmiques, comme des verres de lunettes ou une visière par exemple, sont soumises à différentes étapes de fabrication. Les procédés de fabrication généralement employés pour obtenir une lentille finie et taillée à la forme d'une monture particulière comportent typiquement des étapes au cours desquelles la lentille ophtalmique reçoit sur une face des marquages, dits permanents.
Les marquages permanents techniques peuvent être formés par gravures, ou micro-gravures, représentant des points ou des croix et identifiant un point particulier (par exemple le centre optique de la lentille ophtalmique ou le point de référence de prisme pour une lentille progressive), ou des traits d'axes (par exemple pour indiquer l'axe horizontal selon lequel l'astigmatisme est corrigé), ou des formes délimitant une zone particulière (par exemple, la zone de vision de près ou la zone de vision de loin dans le cas d'une lentille progressive).
De même, il peut être nécessaire d'effectuer des marquages relatifs à l'identification de la lentille ou autres marquages permanents dits commerciaux, gravés sur une lentille finie, soit sur un vernis, un empilement antireflets, ou directement sur le substrat, après réalisation des dernières étapes de procédé de fabrication de la lentille finie.
Ces marquages permanents, techniques ou commerciaux, sont souvent réalisés sur une face, face avant ou face arrière, de la lentille ophtalmique. La face arrière est souvent concave, alors que la face avant est souvent convexe, mais l'inverse est possible. On connaît par exemple des procédés de marquage par retrait de matière. De tels procédés sont configurés pour agir sur la surface d'une face de la lentille en retirant une petite quantité de matière par impulsions d'un rayon laser. En effet, un marquage est généralement formé d'une suite de points (nommés aussi « spot »), chaque point étant réalisé par une ou plusieurs impulsion(s) du laser.
Parmi ces procédés, on connaît des procédés thermiques permettant un enlèvement de matière par brûlage, comme les procédés par laser au dioxyde de carbone (laser CO2). Dans un tel procédé, l'interaction entre un rayonnement laser infrarouge (IR) ou proche-infrarouge émis, en continu ou par impulsion par le laser, et un matériau constitutif de la lentille absorbant les rayons donne lieu au processus thermique suivant : absorption des rayons par le matériau, diffusion de chaleur dans le matériau, fusion du matériau puis vaporisation du matériau. Ainsi, si les impulsions sont relativement longues, la quantité de matériau retirée est élevée et une plus grande zone de la lentille, en volume, est affectée thermiquement. Or, si le matériau de la lentille est affecté thermiquement, ses propriétés sont modifiées. Il est donc généralement préférable d'avoir une zone affectée thermiquement (ZAT) la plus faible possible. Les procédés thermiques sont en outre souvent corrélés à des problèmes de déformation de matière au niveau des points d'ablation. En effet, le processus thermique avant retrait de matière est suffisamment lent pour que la zone affecté thermiquement soit importante, formant par conséquent des zones de matière déformée.
On connaît aussi par exemple des procédés de marquage par ablation, et en particulier photo-ablation, aussi appelé photochimiques, comme les procédés par laser Excimer. Dans un tel procédé, un rayonnement laser ultraviolet (UV) interagissant avec un matériau absorbant de la lentille (généralement un polymère) conduit à un processus de décomposition chimique. Contrairement à un photon infrarouge (IR), l'énergie d'un photon ultraviolet (UV) est suffisante pour casser une liaison covalente. Ainsi, plus le matériau absorbe de photons UV, moins il y aura d'effets thermiques et inversement. Un rayonnement par rayons UV permet aussi de diminuer la taille des points et d'avoir une meilleure absorption des rayons par le matériau de la lentille.
Parmi les procédés de marquage par ablation, on connaît également des procédés de marquage dits ultrabrefs, comme les procédés à laser « femtoseconde » (10"15 seconde) ou « picoseconde » (10"12 seconde). Dans un procédé « picoseconde », pour une durée d'impulsion inférieure à 5 ps (picosecondes), il n'y a presque pas de diffusion thermique en dehors du volume de la lentille irradié car la matière ablatée emporte avec elle l'excès de chaleur. Pour comparaison, dans un procédé de type laser CO2, la durée des impulsions est de l'ordre de 1 ms (millisecondes). La quantité de matériau retirée par impulsion dans un procédé de marquage ultrabref est relativement faible mais la qualité du marquage est améliorée, notamment par rapport à un procédé thermique. Les impulsions générées lors des procédés ultrabrefs ont une forte intensité (de l'ordre de quelques GW/cm2, alors qu'elles sont de l'ordre de 18 MW /cm2 dans un procédé à laser Excimer ou de l'ordre de 3 kW/cm2 dans un procédé à laser CO2). Ces impulsions ultrabrèves permettent ainsi, grâce à un mécanisme d'absorption multiphotonique non linéaire, de marquer des matériaux transparents, par exemple diélectriques, en surface.
Autrement dit, les procédés thermiques travaillant dans l'infrarouge conduisent à une importante zone affectée thermiquement, alors que les procédés ultrabrefs travaillant également dans l'infrarouge, mais aussi dans le visible ou l'ultraviolet, engendrent une très petite zone affectée thermiquement. Les procédés à laser Excimer travaillant dans l'ultraviolet permettent eux aussi d'obtenir une assez petite zone affectée thermiquement.
Par ailleurs, les procédés par laser Excimer ou « Femto » sont des procédés relativement chers. En outre, les procédés par laser Excimer ont un fort impact environnemental. Les procédés à laser CO2 sont bien moins coûteux, mais ils engendrent des problèmes liés aux processus thermiques évoqués précédemment.
La présente invention vise par conséquent à proposer un dispositif dont la source est moins coûteuse, aisée en maintenance, limitant les contraintes environnementales, permettant un mécanisme de gravure par ablation et menant en outre à d'autres avantages.
A cet effet, est proposé, selon un premier aspect, un dispositif de marquage de lentille ophtalmique ladite lentille ophtalmique étant réalisée en au moins un matériau prédéterminé, le dispositif comportant un laser configuré pour réaliser des gravures permanentes sur la lentille ophtalmique et étant caractérisé en ce que le laser est configuré pour émettre un faisceau focalisé de rayonnement laser ultraviolet par impulsions, le faisceau focalisé comportant au moins les paramètres suivants :
- une longueur d'onde de rayonnement comprise entre 200 nm et 300 nm,
- une durée d'impulsion comprise entre environ 0,1 ns et environ 5 ns, et
- une énergie par impulsion comprise entre environ 5 μϋ et environ 100 μϋ.
Un des intérêts majeurs d'un tel dispositif est de pouvoir réaliser des marquages techniques ou commerciaux indifféremment sur une surface, finie ou non, de la lentille.
L'invention s'applique par exemple de façon avantageuse aux marquages dits "techniques", correspondant aux marquages imposés par la norme ISO 8980-2 au paragraphe 7.1 , et de préférence les marquages des paragraphes 7.1 a) et 7.1 b) et gravés sur le matériau du substrat de la lentille, rapidement après réalisation de la géométrie de la lentille.
L'invention s'applique aussi par exemple aux marquages commerciaux, tels que des logos ou désignations de marques ou des marquages correspondant aux marquages imposés par la norme ISO 8980-2 au paragraphe 7.1 c).
Le dispositif selon l'invention permet en outre de réaliser des marquages sur des matériaux très différents.
Selon un mode de réalisation intéressant, le faisceau focalisé comporte en outre au moins un des paramètres suivants : - une fréquence d'impulsions comprise entre environ 100 Hz et environ 10 kHz, et/ou
- une puissance crête comprise entre environ 2,5 kW et environ 1 MW.
Selon un exemple de réalisation intéressant, le dispositif est configuré pour que le faisceau de rayonnement laser ultraviolet focalisé comporte au moins l'un des paramètres suivants :
- la longueur d'onde de rayonnement du faisceau laser ultraviolet focalisé est comprise entre environ 230 nm et environ 290 nm, préférentiellement environ 266 nm, et/ou
- la fréquence d'impulsions comprise entre environ 100 Hz et environ 1 kHz, et/ou
- la puissance crête comprise entre environ 10 kW et environ 100 kW, et/ou
- la durée d'impulsion comprise entre environ 0,1 ns et environ 2 ns, et/ou
- l'énergie par impulsion comprise entre environ 10 μϋ et environ 60 μϋ.
On entend ici par puissance crête, la puissance instantanée du laser lors d'une impulsion. Elle s'oppose par exemple à la puissance dite « efficace » qui est une moyenne de la puissance dans le temps ; celle-ci est donc généralement bien plus faible puisqu'elle est par définition nulle entre les impulsions.
Selon un mode de réalisation privilégié, le dispositif comporte une source laser à milieu solide configurée pour émettre un faisceau de rayonnement infrarouge par impulsions, et un multiplicateur, positionné en sortie de la source laser, configuré pour multiplier une fréquence de rayonnement du faisceau infrarouge émis en sortie de la source laser, préférentiellement par un facteur compris entre trois et dix.
On entend dans le cadre de l'invention, par source laser à milieu solide une source laser dont le milieu amplificateur, dit aussi milieu actif, est soit un cristal solide ou ionique soit une fibre optique. Les sources laser à milieu solide sont ainsi différentes des lasers ayant un milieu amplificateur liquide ou gazeux. En anglais, le terme désignant les lasers solides est "solide-state laser".
En effet, ces sources laser sont généralement de maintenance plus facile et de coût moindre que des sources lasers à milieu liquide ou gazeux, par exemple que les sources de type Excimer.
Le facteur de multiplication est ici choisi comme valant quatre, mais il peut, de façon générale, en fonction de la longueur d'onde initiale de la source laser, être un facteur compris entre trois et dix inclus, préférentiellement entre trois et cinq.
Le multiplicateur est configuré pour former, par couplage avec la source laser, un faisceau de rayonnement laser ultraviolet ayant une longueur d'onde comprise entre environ 200 nm et environ 300 nm, encore préférentiellement entre environ 208 nm et environ 220 nm, par exemple environ 213 nm ou environ 210 nm ou environ 209,4 nm ou encore entre environ 260 nm et environ 270 nm, par exemple environ 261 ,7 nm ou environ 263 nm ou environ 266 nm.
La source laser et le multiplicateur sont deux éléments qui peuvent être distincts, ou réunis dans un même boîtier. Le cas échéant, la combinaison d'un laser a-solide avec un multiplicateur au sein d'un même boîtier donne un dispositif possiblement très compact, donc transportable et transposable à souhait, aussi bien sur une chaîne de production qu'en laboratoire par exemple.
Les coûts d'achat et de fonctionnement (maintenance, durée de vie) sont modérés par rapport aux dispositifs existants de source laser à rayonnement ultraviolet à milieu liquide ou gazeux, traditionnellement utilisés, par exemple en particulier le laser de type Excimer, de sorte que le dispositif selon l'invention est particulièrement simple, commode et économique.
La source laser est par exemple un laser Nd-YAG et le multiplicateur est par exemple configuré pour quadrupler la fréquence d'impulsions en sortie du laser ND-YAG.
Une source ND-YAG, peut émettre principalement un faisceau à la longueur d'onde 1064 nm, ce qui permet en la couplant à un quadrupleur, c'est- à-dire un multiplicateur de facteur quatre, d'obtenir un faisceau de rayonnement laser avec longueur d'onde d'environ 266 nm, ou environ 213 nm avec un quintupleur, c'est-à-dire un multiplicateur de facteur cinq.
Selon un exemple particulier de réalisation, le laser Nd-YAG avec un multiplicateur est de type Crylas UVIaser eco mopa (266nm).
Selon une alternative, la source laser est par exemple un laser Nd- YVO4. Une telle source laser émet par exemple un rayonnement d'une longueur d'onde d'environ 1064 nm, ce qui couplée à un quadrupleur permet d'obtenir des faisceaux lasers de longueur d'onde d'environ 266 nm, ou environ 213 nm avec un quintupleur.
Selon encore autre une alternative, la source laser est par exemple un laser Nd-YLF. Une telle source laser émet par exemple un rayonnement d'une longueur d'onde d'environ 1047 nm ou un rayonnement d'une longueur d'onde d'environ 1053 nm selon son mode de fonctionnement, ce qui couplé à un quadrupleur permet d'obtenir des faisceaux lasers de longueur d'onde d'environ 262 nm ou 263 nm ou encore environ 209 nm ou 210 nm avec un quintupleur.
De manière générale la source et le multiplicateur sont configurés pour émettre un rayonnement ultraviolet compris entre 10 et 120 μϋ.
De préférence ici, selon des dispositions particulières, la source laser est configurée pour émettre un faisceau laser de rayonnement par impulsions ayant une énergie par impulsion comprise entre environ 30 μϋ et environ 80 μϋ, préférentiellement supérieure à 40 μϋ. L'énergie du faisceau de rayonnement ultraviolet focalisé serait alors comprise entre environ 5 μϋ et environ 65 μϋ.
Selon un mode de mise en œuvre privilégié, le dispositif comporte un bloc optique pourvu d'une lentille F-thêta, laquelle est configurée pour focaliser un faisceau de rayonnement laser ultraviolet dans un plan de focalisation de la lentille F-thêta avec un diamètre de faisceau focalisé dans le plan de focalisation de l'ordre d'environ 20 μιτι à environ 50 μιτι, par exemple 30 μιτι.
La lentille F-thêta est par exemple localisée en sortie du bloc optique.
On désigne ici par lentille F-thêta une lentille à champ plat, qui par définition présente un plan de focalisation à une distance dite distance de focalisation. La distance de focalisation est par exemple d'environ 160 mm dans un exemple de mise en œuvre préféré mais peut plus généralement être comprise entre 100 mm et 200 mm.
En général, le point effectivement gravé par le faisceau focalisé sur une surface de la lentille ophtalmique présente un diamètre inférieur à celui du faisceau focalisé incident sur une surface de la lentille ophtalmique, laquelle est généralement placée dans le plan de focalisation. En l'occurrence, le diamètre du point gravé serait par exemple de 15 m à 30 μιτι environ.
Selon un mode de réalisation privilégié, le bloc optique comporte un atténuateur d'énergie configuré pour régler une fluence du faisceau de rayonnement ultraviolet focalisé sur une surface de la lentille ophtalmique à marquer selon plusieurs modes de fonctionnement de l'atténuateur, lesquels modes définissent chacun une valeur de fluence déterminée.
La fluence, comme le sait l'homme du métier, correspond à l'énergie par impulsion du faisceau incident sur la surface de la lentille par unité de surface insolée.
Autrement dit, l'atténuateur a plusieurs modes de fonctionnement, il est configuré pour avoir plusieurs niveaux d'atténuation. Il est modulable, c'est- à-dire ajustable, soit de façon continue soit par incréments. Selon le matériau visé de la lentille, il est ainsi possible d'ajuster la fluence du faisceau à appliquer, en ajustant ici l'énergie par impulsion en sortie de l'atténuateur.
Les modes de fonctionnement de l'atténuateur et/ou les valeurs de fluence déterminées pour les modes de fonctionnement sont définis à partir d'au moins un paramètre du matériau de la lentille ophtalmique choisi parmi un paramètre de dégradation et une absorbance à la longueur d'onde du rayonnement ultraviolet.
Une table de performance est par exemple obtenue par étalonnage de l'atténuateur en fonction de différents matériaux, par exemple en gravant quelques marquages, en mesurant la visibilité obtenue pour plusieurs valeurs de fluence, à l'œil et par des systèmes de vision telle qu'une caméra, un microscope ou encore des machines d'alignement et de contrôle. Le même dispositif est ainsi apte à réaliser aussi bien des marquages techniques sur le substrat d'une lentille, avant ou après polissage, que des marquages commerciaux sur une surface de la lentille finie, c'est-à-dire après polissage et traitement fonctionnel, du type HMC (pour « Hard Multi Coat » qui signifie "revêtement dur multi-couches") ou coloration par imbibition le cas échéant. En effet, au moyen de l'atténuateur et d'une table de performance retraçant une visibilité et/ou une efficacité de marquage pour différents matériaux, il est possible de marquer des matériaux très différents avec, à chaque fois une fluence optimale, et ce, sans changer de dispositif ni procéder à de coûteux ajustements de la puissance émise par la source laser.
Les traitements fonctionnels sont définis dans l'invention comme comprenant tous les traitements apportant une fonction utile à un porteur de lunettes et réalisés sur au moins une face de la lentille ophtalmique. Ils comprennent ici une coloration de la surface de la lentille, et/ou un ou plusieurs traitements de vernissage, et/ou possiblement aussi un traitement de type antireflets.
Les traitements dits "de vernissage" peuvent comprendre ici le dépôt d'une ou plusieurs couches de vernis d'adhérence et/ou antichocs, connue(s) par l'homme de l'art sous le nom anglais de "primer", une couche d'anti-rayure, connue par l'homme de l'art sous le nom anglais de "hard coat". Les traitements de vernissage peuvent inclure, dans le cadre de l'invention, le dépôt possible d'une couche d'adaptation d'impédance optique entre deux vernis et/ou entre le substrat et un vernis afin de limiter la formation de franges d'interférence, puisque cette couche n'a un intérêt que si au moins un vernis a été déposé sur le substrat.
Les traitements dits "antireflets" peuvent inclure, dans le cadre de l'invention, le dépôt d'un traitement de surface de type antisalissure ou antibrouillard puisque le dépôt de ces couches se fait souvent lors de la même étape que le dépôt de l'empilement antireflets.
Ainsi, il est possible d'éviter d'avoir plusieurs dispositifs de marquage différents, grâce à la modularité de l'atténuateur. Le dispositif, et par exemple le bloc optique, comporte une sonde configurée pour calibrer l'atténuateur d'énergie et disposée entre l'atténuateur d'énergie et la lentille ophtalmique à marquer, voire de préférence entre la lentille F-thêta et la lentille à marquer.
Le dispositif est de préférence configuré pour pouvoir calibrer l'atténuateur en déterminant une courbe représentant une énergie par impulsion du faisceau focalisé, en fonction d'un angle d'orientation d'un filtre polarisé que comporte l'atténuateur, par rapport à un axe de polarisation du faisceau laser par exemple, pour une énergie par impulsion donnée en entrée de l'atténuateur.
La calibration est par exemple réalisée lors d'un réglage initial de l'atténuateur et/ou de la source laser, et/ou au cours d'une opération de maintenance.
Ainsi, selon une table d'ablation, une énergie par impulsion du faisceau focalisé, correspondant à une fluence nécessaire sur la surface de la lentille, est déterminée, ce qui permet de régler le mode de fonctionnement de l'atténuateur, et la calibration est réalisée grâce à l'au moins une sonde disposée entre l'atténuateur et la lentille ophtalmique à marquer, voire de préférence disposée entre la lentille F-thêta et la lentille à marquer.
Ceci permet par exemple de définir une énergie par impulsion du faisceau focalisé en fonction des matériaux de la lentille à graver, et maintenir cette valeur dans le temps indépendamment d'un vieillissement de la source et des différents composants optiques qui peuvent réduire l'énergie. Ainsi, pour pallier le vieillissement du bloc optique ou de la source laser, lors d'une calibration de maintenance, il est aisé de procéder à une réévaluation d'une énergie effective incidente sur la surface de la lentille pour les modes de fonctionnement de l'atténuateur, et de réassigner les modes de fonctionnement aux matériaux de la lentille à graver en fonction de cette réévaluation.
Selon un mode de mise en œuvre particulièrement commode pour réduire un encombrement du dispositif, le dispositif comprend un système afocal. Le système afocal est par exemple disposé entre la source laser et la lentille ophtalmique à marquer, et de préférence avant l'atténuateur, par exemple entre le multiplicateur et l'atténuateur.
Le système afocal est configuré pour élargir un diamètre du faisceau laser. Par exemple, le système afocal est configuré pour tripler le diamètre du faisceau laser. Le système afocal peut être à structure fixe ou à structure variable permettant de faire varier le diamètre du faisceau laser.
Le dispositif est en outre par exemple configuré pour déterminer un ratio entre une largeur de faisceau en sortie du système afocal et la longueur de focalisation de la lentille F-thêta de sorte à avoir un diamètre de faisceau focalisé sur la surface de la lentille ophtalmique voulu, par exemple de l'ordre d'environ 20 μιτι à 50 μιτι.
Selon un exemple de réalisation, le bloc optique comporte en outre une tête de scanner configurée pour piloter une orientation du faisceau de rayonnement laser ultraviolet vers la lentille F-thêta, et piloter une position du faisceau laser focalisé dans le plan de focalisation de la lentille F-thêta.
Les points à marquer sont définis et la tête de scanner se synchronise avec la fréquence d'impulsions laser pour illuminer/viser successivement tous les points prédéterminés, une ou plusieurs fois. La tête de scanner permet d'orienter le faisceau pour positionner le point à graver. Ici, la tête de scanner comprend des miroirs, mais l'orientation du faisceau pourrait être réalisée par d'autres moyens, comme par exemple un champ magnétique.
Le dispositif est aussi de préférence configuré pour recevoir au moins une caractéristique géométrique de la lentille ophtalmique et déterminer une altitude du support de la lentille en fonction de l'au moins une caractéristique géométrique de la lentille ophtalmique et de la longueur de focalisation d'une lentille F-thêta.
En effet, d'un marquage à l'autre, la lentille est déplacée en altitude, c'est-à-dire selon z, afin que pour chaque marquage à effectuer, la surface à graver de la lentille soit sensiblement dans le plan de focalisation. Mais pour réaliser un seul marquage, c'est une tête de scanner qui permet d'orienter le faisceau pour réaliser les différents points et déplacer faisceau focalisé dans le plan de focalisation, ou du moins sur la surface de la lentille ophtalmique à marquer.
L'au moins une caractéristique géométrique est par exemple représentative d'une courbure de la surface de la lentille ophtalmique à marquer et d'une épaisseur au centre de la lentille. L'au moins une caractéristique géométrique représentative de la courbure de la surface de la lentille ophtalmique à marquer et de l'épaisseur au centre de la lentille est préalablement déterminée par modélisation/calcul et stockée dans un fichier de surface ou est mesurée par palpage optique ou mécanique.
A cet effet, le dispositif comporte optionnellement un palpeur optique ou mécanique configuré pour mesurer cette caractéristique géométrique.
Optionnellement, la fluence est ajustée en jouant sur la largeur du faisceau. Par exemple, la fluence est maximale avec une section, c'est-à-dire une largeur de faisceau focalisé sur la surface de la lentille ophtalmique à marquer, minimale. Un contrôle de la focalisation sur la surface de la lentille ophtalmique à marquer est réalisé en modifiant l'altitude moyenne de la lentille ophtalmique, c'est-à-dire la position du support verticalement. La longueur de focalisation de la lentille F-thêta, quant à elle, est fixe puisqu'il s'agit une propriété géométrique intrinsèque de la lentille F-thêta.
A cet effet, le dispositif comporte par exemple un mécanisme d'adaptation d'une distance entre le bloc optique et un support de la lentille ophtalmique à marquer, lequel mécanisme d'adaptation est configuré pour modifier une altitude de la lentille ophtalmique à marquer.
Selon un exemple de mise en œuvre, au moins une des gravures définit un marquage formé par plusieurs points ménagés à distance les uns des autres d'un écartement entre deux points consécutifs prédéterminé. En effet, un marquage peut n'être formé que d'un seul point, mais s'il comporte au moins deux points, deux points consécutifs sont alors distants l'un de l'autre d'un écartement déterminé.
L'écartement est par exemple déterminé par un test de visibilité rendue, et par détermination d'un écartement maximal possible. Il est généralement fixé entre environ 50 μιτι et 150 μιτι, et de préférence autour de 50 μιτι.
Selon un exemple de mise en œuvre, au moins une des gravures définit un marquage technique sur une surface de la lentille ophtalmique, laquelle lentille ophtalmique présente une prescription prédéterminée.
Selon encore un autre exemple de mise en œuvre, au moins une des gravures définit un marquage commercial sur une surface de la lentille ophtalmique, laquelle lentille ophtalmique présente une prescription prédéterminée et éventuellement un traitement fonctionnel.
Une vérification du marquage est enfin optionnellement réalisée et, en fonction du résultat de cette vérification, une correction est apportée au marquage. La vérification du marquage comprend par exemple une évaluation de la visibilité.
A cet effet, le dispositif est configuré pour réaliser une vérification des marquages. Et en fonction du résultat de cette vérification, le dispositif est en outre configuré pour corriger ce ou ces marquages.
Selon un autre aspect, est également proposé un procédé de marquage d'une lentille ophtalmique réalisée en au moins un matériau prédéterminé, le procédé étant mis en œuvre par un dispositif tel que défini précédemment, et le procédé comportant une étape de marquage laser de gravures permanentes sur la lentille ophtalmique, laquelle étape de marquage comporte une étape d'émission d'un faisceau focalisé de rayonnement laser ultraviolet par impulsions présentant au moins les paramètres suivants :
- une longueur d'onde de rayonnement comprise entre 200 nm et 300 nm,
- une durée d'impulsion comprise entre environ 0,1 ns et environ 5 ns, et
- une énergie par impulsion comprise entre environ 5 μϋ et environ 100 μϋ.
Le procédé selon l'invention faisant partie de la catégorie des procédés par ablation de matière, il permet ainsi de limiter les problèmes liés aux déformations de matière. Le procédé permet de réaliser des marquages sur un grand nombre de matériaux pouvant constituer la lentille ophtalmique et d'avoir à la fois un marquage précis et une faible zone de matériau affectée thermiquement.
De plus, le marquage de la lentille ophtalmique peut ainsi être indifféremment réalisé avant ou après polissage de la lentille, voire après vernissage le cas échéant, sans que cela n'affecte la qualité du marquage ou que le marquage n'affecte la qualité du polissage ou du vernissage appliqués à la lentille.
Par exemple, la au moins une gravure est réalisée sur une surface de la lentille ophtalmique, laquelle lentille ophtalmique présente une prescription prédéterminée et ladite surface est dépourvue de traitement fonctionnel.
Autrement dit, la lentille ophtalmique ayant une prescription prédéterminée comporte un substrat, avec ou sans traitements fonctionnels, et au moins une des gravures est gravée directement sur une surface du substrat.
On entend en outre par prescription que celle-ci peut être nulle.
Bien entendu, un tel procédé est utilisable plus en amont au cours de la fabrication d'une lentille, comme par exemple sur une lentille ophtalmique en cours d'usinage d'au moins une face ne présentant pas encore de prescription prédéterminée.
De plus, la au moins une gravure est par exemple réalisée sur la surface de la lentille ophtalmique, laquelle lentille ophtalmique présente une prescription prédéterminée et est pourvue d'au moins un traitement fonctionnel.
Le procédé présente en outre tout ou partie des étapes correspondant aux configurations du dispositif présentées précédemment, engendrant des avantages analogues.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront mieux à la lecture de la description donnée en référence aux dessins annexés, donnés à titre indicatif et nullement limitatif, dans lesquels :
- la figure 1 illustre le séquencement de différentes étapes d'un procédé de fabrication d'une lentille,
- la figure 2 représente schématiquement un dispositif de marquage selon un exemple de réalisation de l'invention, - la figure 3 représente un schéma bloc d'un procédé de marquage selon un mode de réalisation de la présente invention, et
- la figure 4 représente différentes étapes de fonctionnement du procédé de marquage illustré sur la figure 3.
La figure 1 schématise les principales étapes de réalisation d'une lentille ophtalmique.
Un substrat est d'abord réalisé selon une prescription préétablie, en étant par exemple usiné par tournage à l'étape 40.
On appelle ici substrat un corps de la lentille ophtalmique. Il comporte traditionnellement un bord et deux surfaces qui sont séparées l'une de l'autre par le bord. Conventionnellement, une face, dite face arrière est souvent concave, alors que l'autre face, dite face avant est souvent convexe, mais l'inverse est possible.
Après usinage, les faces de la lentille sont polies à l'étape 50.
Puis la lentille reçoit optionnellement un ou plusieurs traitements dits fonctionnels sur au moins une de ses faces, souvent sur la face arrière, comme par exemple une coloration à l'étape 60, et/ou un ou plusieurs traitements de vernissage à l'étape 70, et/ou possiblement aussi un traitement de type antireflets à l'étape 80.
Les traitements dits "de vernissage" sont tels que définis plus haut.
Les traitements dits "antireflets" représenté ici sont tels que définis plus haut.
Après polissage, voire après le dernier des traitements fonctionnels précités si la lentille en reçoit, la lentille est finie.
Le bord de la lentille est mis à la forme d'une monture à laquelle elle est destinée soit avant polissage, soit avant traitement fonctionnel mais après polissage, soit généralement après les traitements fonctionnels, lorsque la lentille est finie.
Grâce à un dispositif et un procédé selon l'invention qui seront détaillés ultérieurement, il est possible de réaliser, à l'étape 90, des marquages permanents durant le procédé de fabrication de la lentille. Il est par exemple aussi bien possible de réaliser des marquages techniques avant ou après le polissage à l'étape 91 , avant les traitements fonctionnels, que des marquages commerciaux une fois la lentille finie à l'étape 92, c'est-à-dire, également après polissage si la lentille ne reçoit aucun traitement fonctionnel qu'après la dernière étape de traitement fonctionnel si la lentille en reçoit, comme par exemple sur le vernis si la lentille a subi un vernissage.
On appelle ici marquage le résultat d'une gravure sur une lentille ophtalmique, dite ici lentille ophtalmique à marquer, de façon à former un marquage. Une étape de marquage peut permettre de réaliser plusieurs marquages, par exemple, dans le cadre des marquages techniques, il y a à minima deux marquages positionnés à 34 mm l'un de l'autre, équidistants par rapport à un point de montage de la lentille, et formant un axe horizontal de la lentille ophtalmique.
Chaque marquage est formé d'au moins un point ou « spot ». Si un marquage comprend au moins deux points, c'est-à-dire plusieurs points, deux points consécutifs sont distants l'un de l'autre d'une distance, d'un écartement, prédéterminée.
Chaque point, quant à lui, est réalisé par au moins une impulsion de rayonnement laser à un endroit précis ou par plusieurs impulsions, c'est-à-dire au moins deux impulsions.
La figure 2 présente schématiquement un dispositif selon un mode de réalisation de la présente invention, permettant notamment de mettre en œuvre l'étape de marquage 90 du procédé décrit ci-dessus.
Le dispositif comporte principalement une source laser 1 et un bloc optique 2.
La source laser 1 émet un faisceau de rayonnement infrarouge par impulsion.
Le bloc optique 2 permet quant à lui de focaliser le faisceau de rayonnement laser de sorte à pouvoir réaliser la gravure voulue sur une surface 31 d'une lentille ophtalmique 3, réalisée en au moins un matériau prédéterminé, laquelle lentille 3 est positionnée sur un support 4. Traditionnellement, c'est donc la dernière couche qui est gravée, par exemple notamment le substrat ou le vernis selon le cas.
En fonction, la lentille est mise en position dans le référentiel du dispositif différemment.
Pour réaliser un marquage, le dispositif est configuré pour émettre un faisceau de rayonnement ultraviolet focalisé et avec avantageusement les paramètres suivants :
- une longueur d'onde de rayonnement comprise entre 200 nm et 300 nm, voire entre environ 230 nm et environ 290 nm, préférentiellement entre environ 208 nm et environ 220 nm, par exemple environ 209 nm ou environ 210 nm ou environ 213 nm, ou alternativement, de façon encore particulière entre environ 260 nm et environ 270 nm, par exemple environ 261 ,7 nm ou environ 263 nm ou environ 266 nm,
- une durée d'impulsion comprise entre environ 0,1 ns et environ 10 ns, voire de préférence entre environ 0,1 et environ 5 ns voire 2 ns, et
- une énergie par impulsion au point de focalisation comprise entre environ 5 μϋ et environ 100 μϋ, voire entre environ 10 μϋ et environ 80 μϋ, voire entre environ 10 μϋ et environ 65 μϋ, et
- une énergie par impulsion émise par la source est alors comprise entre environ 20 μϋ et environ 120 μϋ, de préférence entre environ 30 μϋ et environ 80 μϋ, et de préférence supérieure à 35 μϋ, voire supérieure à 40 μϋ, voire encore entre environ 40 μϋ et environ 60 μϋ.
Avantageusement, le dispositif est aussi configuré pour avoir une puissance crête importante, c'est-à-dire entre environ 2.5 kW et environ 1 MW, voire entre environ 20 kW et environ 50 kW, et/ou une fréquence d'impulsions comprise entre environ 100 Hz et environ 10 kHz.
La source laser 1 émet ainsi des impulsions avec une énergie par impulsion déterminée, à une fréquence d'impulsions donnée, pour une longueur d'onde donnée. La durée d'impulsion est généralement fixée par conception de la source laser. Ainsi, la fréquence de pulsation et la durée de chaque pulsation induisent une puissance moyenne faible, tout en ayant une puissance crête élevée.
Dans un exemple particulier, le dispositif est configuré pour émettre un rayonnement ultraviolet et avec avantageusement les paramètres suivants :
- une longueur d'onde de rayonnement d'environ 266 nm,
- une fréquence d'impulsions d'environ 1 kHz,
- une durée d'impulsion d'environ 1 ns, et
- une énergie par impulsion au point de focalisation comprise entre environ 10 μϋ et environ 25 μϋ selon les matériaux gravés.
Par exemple, la source laser est alors configurée pour émettre des impulsions ayant une énergie par impulsion, avant un atténuateur, comprise entre 40 μϋ et 60 μϋ.
Par exemple :
- pour une lentille de type Orma® qui est principalement composée d'un polymère de type CR39, un point est généralement marqué par huit impulsions à une énergie par impulsion d'environ 25 μϋ sur la surface à marquer ;
- pour un polycarbonate, un point est généralement marqué par une impulsion à une énergie par impulsion d'environ 15 μϋ sur la surface à marquer ;
- pour un matériau d'indice de valeur d'environ 1 .74, un point est généralement marqué par trois impulsions à une énergie par impulsion d'environ 10 μϋ sur la surface à marquer ;
- pour un matériau de type Stylis® présentant généralement un indice de réfraction de 1 .67, un point est généralement marqué par une impulsion à une énergie par impulsion d'environ 25 μϋ sur la surface à marquer ;
- pour un matériau de type Ormix® d'indice de réfraction généralement égal à environ 1 .6, un point est généralement marqué par deux impulsions à une énergie par impulsion d'environ 15 μϋ sur la surface à marquer ; et - pour un marquage sur un vernis de type HMC, en vue d'un marquage visible un point est généralement marqué par dix impulsions à une énergie par impulsion d'environ 25 μϋ, et pour un marquage faible pour marquer un revêtement antisalissure et/ou antibrouillard, par une impulsion à une énergie d'environ 10 μϋ.
Bien entendu, avec un tel dispositif l'énergie par impulsion pourrait être bien supérieure.
Pour cela, la source laser 1 du dispositif selon l'invention comporte un laser à milieu solide qui émet un faisceau de rayonnement infrarouge par pulsations. Un tel laser a notamment pour avantage d'être peu cher pour des puissances crête élevées, et induit très peu voire pas de contraintes environnementales. En outre, sa maintenance est simple.
On entend par laser à milieu solide un laser dont le milieu d'excitation est défini par opposition aux lasers ayant un milieu d'excitation liquide ou gazeux. C'est à dire que le milieu d'excitation est soit un cristal solide ou ionique soit une fibre optique. En anglais, le terme désignant les lasers solides est "solide-state laser".
Une telle source particulièrement intéressante est par exemple un laser Nd-YAG qui émet un rayonnement principal à une longueur d'onde d'environ 1064 nm.
Pour obtenir un rayonnement ultraviolet à partir d'une source laser à rayonnement infrarouge, le dispositif comporte ici un multiplicateur 5 qui est positionné en sortie de la source laser 1 . Le multiplicateur 5 permet de multiplier, généralement par un facteur compris entre trois et dix, la fréquence de rayonnement du rayonnement laser émis par la source laser 1 . Le multiplicateur est choisi, en fonction de la longueur d'onde émise par la source laser, de sorte à avoir, en sortie du multiplicateur un rayonnement ultraviolet apte à être absorbé par le matériau et suffisamment énergétique pour détruire les liaisons chimiques du matériau de la lentille tout en utilisant des composants optiques permettant une durée et une fréquence d'impulsions qui conviennent.
Dans le cas d'un laser Nd-YAG émettant un rayonnement dont la fréquence correspond à une longueur d'onde de 1064 nm, il est par exemple alors nécessaire de quadrupler sa fréquence de rayonnement. Plus précisément, en sortie d'un multiplicateur de facteur quatre, le rayonnement aura une fréquence de rayonnement correspondant à une longueur d'onde d'environ 266 nm.
Dans le présent exemple de réalisation, le multiplicateur 5 est positionné entre la source laser 1 et le bloc optique 2.
En pratique, la source laser 1 et le multiplicateur 5 peuvent par exemple soit être réunis au sein d'un même boîtier, soit être deux éléments séparés à juxtaposer sur une ligne optique du dispositif. Le cas échéant, la combinaison de la source laser avec un multiplicateur dans un même boîtier donne un système, dit "système laser" par commodité, possiblement très compact.
Dans le présent exemple de réalisation, le bloc optique 2 comporte un système afocal 6, un atténuateur 7, une tête de scanner 8 et une lentille F- thêta 9.
Le système afocal 6, l'atténuateur 7, la tête de scanner 8 et la lentille F-thêta 9 sont ici globalement montés en série.
Le système afocal 6 est un système optique permettant d'élargir le faisceau de rayonnement qui lui parvient. En l'occurrence, il permet de tripler sa section, son diamètre. Par exemple, le faisceau de rayonnement ultraviolet en sortie du multiplicateur présente un diamètre « d ». Il entre dans le bloc optique 2 par le système afocal 6. En sortie du système afocal 6 il présente dès lors un diamètre « 3 x d », c'est-à-dire un diamètre triplé. Le système afocal pourrait aussi avoir un facteur d'élargissement différent, par exemple compris entre deux et dix.
Ici, le système afocal 6 est fixe, c'est-à-dire que pour un faisceau de diamètre donné, il lui sera toujours appliqué le même facteur d'élargissement. Ceci est dû à la constitution du système afocal 6. Il existe cependant des systèmes afocaux dont le facteur d'élargissement est ajustable, variable. Un des avantages lié au fait d'avoir un système afocal fixe, est d'avoir une structure plus simple et moins chère. En sortie du système afocal 6, le rayonnement ultraviolet entre dans l'atténuateur 7.
L'atténuateur 7 permet principalement de régler une fluence. La fluence est exprimée en J/cm2 par exemple. C'est la quantité d'énergie (en J) incidente par impulsion sur la surface de la lentille ophtalmique à marquer par unité de surface (en cm2 par exemple).
L'atténuateur 7 a ici la particularité d'être modulable.
Autrement dit, l'atténuateur 7 a ici plusieurs mode de fonctionnement, il est configuré pour avoir plusieurs niveaux d'atténuation. La variation est par exemple soit continue soit par incrément. Il est ainsi possible d'ajuster l'énergie du faisceau en fonction du matériau de la lentille à marquer.
Le bloc optique 2 présente ainsi un chemin optique (hors multiplicateurs de fréquence 5) c'est-à-dire entre le système afocal 6 et la lentille F-thêta 9, qui a un taux de transmission d'énergie d'environ 80 % à 90 %, et qui peut diminuer lors du vieillissement du bloc optique. Or pour graver, par ablation, des matériaux très différents, et surtout pour pouvoir produire une même fluence sur la surface de la lentille pour un diamètre donné de faisceau focalisé sur la surface de la lentille en dépit d'un vieillissement de la source ou du chemin optique, il est nécessaire de pouvoir contrôler la fluence au cours du temps. Pour cela, soit la source laser est reconfigurée pour émettre un faisceau de rayonnement à un autre niveau d'énergie, soit il est alors judicieux d'avoir un atténuateur modulable, au sens ajustable, monté en série en sortie de la source laser de sorte à pouvoir moduler l'énergie du rayonnement émis par la source laser. Ici, la source laser 1 est de préférence à énergie fixe, ce qui rend le dispositif plus économique. Il est alors préférable d'avoir un atténuateur 7 modulable en contrepartie.
La fluence est déterminée de sorte à être suffisante pour parvenir à un mécanisme de marquage par ablation en fonction d'au moins un paramètre prédéterminé du matériau de la lentille ophtalmique. Le paramètre du matériau à partir duquel la fluence est déterminée est par exemple choisi parmi un paramètre de dégradation et une absorbance à la longueur d'onde de marquage. A cet effet par exemple, une table de performance peut être réalisée par étalonnage du dispositif par rapport à différents matériaux couramment utilisés, par exemple en réalisant quelques gravures sur des substrats tests et en mesurant une fluence correspondante par rapport à une visibilité rendue, aussi bien à l'œil nu qu'à travers des systèmes de vision tels qu'une caméra ou un microscope, ou encore des machines d'alignement/contrôle.
La table de performance permet par exemple d'apparier un mode de fonctionnement de l'atténuateur avec un type de matériau à graver ou d'apparier une énergie au point de focalisation avec un matériau à graver.
Apparier une énergie au point de focalisation avec un matériau à graver est une option plus intéressante car il n'est pas nécessaire de refaire la table de performance pour chaque matériau lorsque le système vieillit ; il suffit de refaire une calibration énergie-mode de fonctionnement de l'atténuateur qui est plus aisée. Cependant, cette option nécessite de pouvoir mesurer l'énergie au point de focalisation par impulsion.
Selon une alternative intéressante, la table de performance peut aussi être réalisée par mesure d'une visibilité d'un marquage sur ledit matériau pour une énergie d'impulsion et/ou un mode de fonctionnement de l'atténuateur donné et la mesure d'une déformation induite par le marquage.
Ainsi, pour connaître la valeur à appliquer, il est possible de se baser sur des abaques, des tables de valeurs, indiquant la fluence nécessaire pour un matériau donné et de connaître les fluences permises par les différents modes de fonctionnement. En fonction, le mode de fonctionnement de l'atténuateur 7 est réglé.
Dans le cas d'un atténuateur 7 modulable, le dispositif, et ici le bloc optique 2 en particulier, comporte une sonde 1 1 .
La sonde 1 1 est disposée entre l'atténuateur 7 et la lentille ophtalmique à marquer 3, et ici entre la lentille F-thêta 9 et la lentille à marquer 3. La sonde 1 1 est notamment configurée pour calibrer l'atténuateur 7, et/ou pour calibrer un système comprenant la source laser 1 et l'atténuateur 7, en mesurant l'énergie par impulsion en sortie de la lentille F-thêta, sensiblement identique à l'énergie au point de focalisation, en fonction de l'énergie par impulsion issue de la source laser 1 et d'un mode de fonctionnement de l'atténuateur 7.
En sortie de l'atténuateur 7, le faisceau traverse la tête de scanner 8. La tête de scanner 8 permet de piloter une orientation du faisceau laser en direction de la lentille F-thêta 9, et une position du faisceau laser focalisé dans un plan de focalisation de la lentille F-thêta 9. Les points à marquer sont définis et la tête de scanner se synchronise avec la fréquence d'impulsions laser pour illuminer/viser successivement des points géographiques prédéterminés correspondant aux points à marquer.
Pour cela, la tête de scanner 8 comprend ici des miroirs 10 pour orienter le faisceau, mais l'orientation du faisceau pourrait être réalisée par d'autres moyens, comme par exemple un champ magnétique.
En sortie de la tête de scanner 8, le faisceau traverse ici la lentille F- thêta 9.
Une lentille F-thêta est une lentille à champ plat formant un plan de focalisation. Elle permet ainsi de focaliser le faisceau dans le plan de focalisation avec un diamètre de faisceau déterminé dans le plan de focalisation, ce qui permet de réaliser les points avec un diamètre voulu.
La lentille F-thêta 9 est ici localisée en sortie du bloc optique 2. Et en l'occurrence, elle est située juste au-dessus de la lentille ophtalmique à marquer 3.
Dans le présent exemple de réalisation, la lentille F-thêta 9 présente une longueur de focalisation d'environ 160 mm.
Le bloc optique 2 est ainsi configuré pour focaliser le faisceau de rayonnement laser ultraviolet sur la surface de la lentille 3 par exemple avec un diamètre de faisceau focalisé sur la surface de la lentille ophtalmique 3 positionnée dans la plan de focalisation de la lentille F-thêta de l'ordre d'environ 20 μιτι à environ 50 μιτι. Ceci permet par exemple d'obtenir un point marqué d'un diamètre d'environ 15 à environ 30 μιτι.
Ainsi, pour la réalisation d'un marquage, les différents points, si plusieurs points sont nécessaires, sont réalisés en modifiant l'orientation du faisceau grâce à la tête de scanner 8. Si différents marquages sont à réaliser, c'est la position de la lentille à marquer 3 qui est alors modifiée.
Pour cela, le dispositif comporte en outre par exemple un mécanisme d'adaptation de la distance entre le bloc optique 2 et le support 4 de la lentille ophtalmique à marquer 3 (non représenté), afin de pouvoir modifier l'altitude de la lentille 3 au cours du procédé de marquage, si celui-ci comporte la réalisation de plusieurs marquages.
Le dispositif comporte enfin de préférence un ordinateur et un contrôleur, formant une unité de contrôle et de commande 12.
L'unité de contrôle et de commande 12 comporte des éléments systémiques configurés pour exécuter un programme d'ordinateur pour mettre en œuvre chacune des étapes d'un procédé de marquage comportant des paramètres de fonctionnement prédéterminés pour émettre les impulsions de rayonnement laser ultraviolet avec les paramètres énoncés précédemment, à savoir :
- une longueur d'onde de rayonnement comprise entre 200 nm et 300 nm après multiplication formant un faisceau de rayonnement ultraviolet,
- une fréquence d'impulsions est comprise entre environ 100 Hz et environ 10 kHz,
- une durée d'impulsion comprise entre environ 0,1 ns et environ 5 ns,
- une énergie par impulsion comprise entre 5 μϋ et environ 100 μϋ,
- une puissance crête comprise entre environ 2,5 kW et environ 1 MW.
Ainsi, le dispositif présenté précédemment permet de mettre en œuvre les différentes étapes du procédé suivant.
Comme l'illustre la figure 3, le marquage d'une lentille ophtalmique (étapes 90 à 92), telle que la lentille ophtalmique 3 comporte par exemple les étapes suivantes :
- une étape 100 de mise en position et blocage de la lentille ;
- une étape 200 de paramétrages et/ou de calibrations ; - au moins une étape 300 de réalisation d'au moins une gravure ;
- au moins une étape 400 de vérification de l'au moins une gravure. Si plusieurs gravures sont nécessaires, la position de la lentille est ajustée, et la gravure suivante est réalisée. Les étapes de paramétrage et de calibration deviennent alors optionnelles.
La figure 4 présente des étapes de fonctionnement du procédé illustré sur la figure 3.
Selon cet exemple, le dispositif est configuré pour :
- à l'étape 201 , calibrer l'atténuateur 7 au moins à l'aide de la sonde 1 1 ,
- à l'étape 202, recevoir des paramètres de fonctionnement prédéterminés et/ou des paramètres du matériau de la lentille ophtalmique à marquer 3,
- à l'étape 203, recevoir au moins une caractéristique géométrique de la lentille ophtalmique à marquer 3,
- à l'étape 204, déterminer une fluence,
- à l'étape 205, déterminer une altitude du support de la lentille ophtalmique à marquer 3,
- à l'étape 206, déterminer un ratio entre une largeur de faisceau en sortie du système afocal 6 et une longueur de focalisation de la lentille F-thêta 9 pour avoir un diamètre de point voulu,
- à l'étape 207, déterminer une fréquence d'impulsions et un nombre de répétition d'impulsions par point,
- à l'étape 208, déterminer un écartement entre deux points consécutifs,
- à l'étape 301 , émettre des impulsions par la source laser 1 ,
- à l'étape 302, piloter le faisceau laser par la tête de scanner 8.

Claims

REVENDICATIONS
Dispositif de marquage de lentille ophtalmique, ladite lentille ophtalmique étant réalisée en au moins un matériau prédéterminé, comportant un laser configuré pour réaliser des gravures permanentes sur la lentille ophtalmique, le dispositif étant caractérisé en ce que le laser est configuré pour émettre un faisceau focalisé de rayonnement laser ultraviolet par impulsions, le faisceau focalisé comportant au moins les paramètres suivants :
- une longueur d'onde de rayonnement comprise entre 200 nm et 300 nm,
- une durée d'impulsion comprise entre environ 0,1 ns et environ 5 ns, et
- une énergie par impulsion comprise entre environ 5 μϋ et environ 100 μϋ.
Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le faisceau focalisé comporte en outre au moins un des paramètres suivants :
- une puissance crête comprise entre environ 2,5 kW et environ 1 MW, et/ou
- une fréquence d'impulsions comprise entre environ 100 Hz et environ 10 kHz.
Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la longueur d'onde de rayonnement du faisceau laser ultraviolet focalisé est comprise entre environ 230 nm et environ 290 nm, préférentiellement environ 266 nm.
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte une source laser à milieu solide configurée pour émettre un faisceau de rayonnement infrarouge par impulsions, et un multiplicateur, positionné en sortie de la source laser, configuré pour multiplier une fréquence de rayonnement du faisceau infrarouge émis en sortie de la source laser, préférentiellement par un facteur compris entre trois et dix.
5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la source laser est un laser Nd-YAG et en ce que le multiplicateur est configuré pour quadrupler la fréquence d'impulsions en sortie du laser ND-YAG.
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que la source laser est configurée pour émettre un faisceau laser de rayonnement par impulsions ayant une énergie par impulsion comprise entre environ 30 μϋ et environ 80 μϋ, préférentiellement supérieure à 40 μϋ.
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte un bloc optique pourvu d'une lentille F-thêta, laquelle est configurée pour focaliser un faisceau de rayonnement laser ultraviolet dans un plan de focalisation de la lentille F-thêta avec un diamètre de faisceau focalisé dans le plan de focalisation de l'ordre d'environ 20 μιτι à environ 50 μιτι.
8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le bloc optique comporte un atténuateur d'énergie configuré pour régler une fluence du faisceau de rayonnement ultraviolet focalisé sur une surface de la lentille ophtalmique à marquer selon plusieurs modes de fonctionnement de l'atténuateur, lesquels modes définissent chacun une valeur de fluence déterminée.
9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les modes de fonctionnement de l'atténuateur et/ou les valeurs de fluence déterminées pour lesdits modes de fonctionnement sont définis à partir d'au moins un paramètre du matériau de la lentille ophtalmique choisi parmi un paramètre de dégradation et une absorbance à la longueur d'onde du rayonnement ultraviolet.
10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce qu'il est configuré pour pouvoir calibrer l'atténuateur en déterminant une courbe représentant une énergie par impulsion du faisceau focalisé, en fonction d'un angle d'orientation d'un filtre polarisé que comporte l'atténuateur, pour une énergie par impulsion donnée en entrée de l'atténuateur.
1 1 . Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisé en ce que le bloc optique comporte en outre une tête de scanner configurée pour piloter une orientation du faisceau de rayonnement laser ultraviolet vers la lentille F-thêta, et piloter une position du faisceau laser focalisé dans le plan de focalisation de la lentille F-thêta.
12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 1 1 , caractérisé en ce qu'il comporte en outre par exemple un mécanisme d'adaptation d'une distance entre le bloc optique et un support de la lentille ophtalmique à marquer, lequel mécanisme d'adaptation est configuré pour modifier une altitude de la lentille ophtalmique à marquer.
13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'au moins une des gravures définit un marquage formé par plusieurs points ménagés à distance les uns des autres d'un écartement entre deux points consécutifs prédéterminé.
14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce qu'au moins une des gravures définit un marquage technique sur une surface de la lentille ophtalmique, laquelle lentille ophtalmique présente une prescription prédéterminée.
15. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé en ce qu'au moins une des gravures définit un marquage commercial sur une surface de la lentille ophtalmique, laquelle lentille ophtalmique présente une prescription prédéterminée et éventuellement un traitement fonctionnel.
16. Procédé de marquage d'une lentille ophtalmique réalisée en au moins un matériau prédéterminé, le procédé étant mis en œuvre par un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, et le procédé comportant une étape de marquage laser de gravures permanentes sur la lentille, laquelle étape de marquage comporte une étape d'émission d'un faisceau focalisé de rayonnement laser ultraviolet par impulsions présentant au moins les paramètres suivants :
- une longueur d'onde de rayonnement comprise entre 200 nm et 300 nm,
- une durée d'impulsion comprise entre environ 0,1 ns et environ 5 ns, et
- une énergie par impulsion comprise entre environ 5 μϋ et environ 100 μϋ.
17. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que la au moins une gravure est réalisée sur une surface de la lentille ophtalmique, laquelle lentille ophtalmique présente une prescription prédéterminée et ladite surface est dépourvue de traitement fonctionnel.
18. Procédé selon l'une quelconque des revendications 16 ou 17, caractérisé en ce que la au moins une gravure est réalisée sur une surface de la lentille ophtalmique, laquelle lentille ophtalmique présente une prescription prédéterminée et est pourvue d'au moins un traitement fonctionnel.
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